【佛山陶瓷网】中国科大等在新型量子功能材料研制中取得进展

    中国科大等在新型量子功能材料研制中取得进展

近日，由中国科学技术大学教授陆亚林领导的量子功能材料和先进光子技术研究团队在量子功能材料研究方面取得重要进展。该团队副研究员翟晓芳、副教授傅正平等人，与美国劳伦兹伯克利国家实验室博士jinghuaguo、中国科大教授赵瑾、湖南大学教授马超等合作，在研究新型高温、高对称性铁磁绝缘体过程中，把高质量氧化物薄膜制备与同步辐射先进光电学探测、第一性原理计算等相结合，成功发现了高于液氮温度（77k）的高对称性铁磁绝缘体，并解释了产生高温铁磁转变现象的新机制。相关研究成果发表在《美国国家科学院院刊》上。

通常磁性材料可分为铁磁性和反铁磁性，而在真实的材料中，铁磁材料通常是导电的，反铁磁材料通常是绝缘的。随着量子科技的发展，对量子功能材料的性能逐渐有了更多的需求，例如在量子拓扑器件中需要绝缘的铁磁材料（铁磁绝缘体），同时需要该铁磁绝缘体要具有高晶格对称性，以利于与其他材料外延生长成未来量子器件。需要具有尽可能高的铁磁转变温度，以利于更接近于器件的现实工作环境等。

以往研究中发现的铁磁绝缘体大多是通过两个磁性原子占据位的不同以促使其轨道占据不同，这种铁磁绝缘体中最著名的是y3fe5o12（yig）。但是该类型的铁磁绝缘体具有复杂的、低对称性的点阵结构，同一种原子能够容易地占据不同晶格格点，使得高质量铁磁绝缘体的制备非常困难，并且严重影响到其铁磁绝缘体的性能。更为严重的是，这些复杂结构的铁磁绝缘体在被应用到磁性量子器件或隧穿器件中时，很难与其他高对称性的材料进行外延生长，造成未来器件制备与集成的困难。同时，目前已知的、具有高对称性非掺杂铁磁绝缘体的铁磁转变温度都非常低，大部分都位于16k之下，远未达到最低要求的液氮温度。这样表现出来的低温铁磁绝缘性可能是由于4f轨道太窄，以及氧之间超交换作用太弱所致。通常量子功能材料的罕见性都是受制于基本客观物理规律，因此要取得突破就必须从深层物理机制着手，设计和研制能够产生新型性能的新量子材料，这对物理机制研究和材料制备都提出了极高的要求。

研究报告 陶瓷研究所 咸阳陶瓷研究设计院 精细陶瓷研究开发中心 佛山陶瓷研究所 淄博先进陶瓷研究院 ,本资讯的关键词:磁性材料功能材料量子研究新型